مقدمة إلى أجهزة الأمبلفيزيين اللوغاريثيكية والمعادية للأوغا

وتعد أجهزة التصفيق اللوغاري والمضادات لللوغاريثية دوائر متخصصة تستغل الخصائص غير الخطية لأجهزة شبه الموصلات لإنتاج نواتج هي وظائف لوغاريتية أو موسعة للمدخلات، وعندما ترتكز هذه الدوائر على أجهزة مضخة تشغيلية (الأجهزة الضوئية)، فإنها توفر الدقة والاستقرار وسهولة الاندماج في نظم أوسع نطاقاً، وقدرتها على إبطال أو توسيع ديناميات تجهيز الإشارات.

وينتج مضخم لوغاريثام )مضخم مقطع( كمية تناسبية مع شعار المدخل الحالي أو الفولط، حيث يمكن للمهندسين أن يخلقوا نظماً ذات قيمة لنقل الإشارات إلى الغلاف الجوي )المسح أو المضلل( على النقيض من ذلك: إن ناتجه يتناسب مع الأسلوب الهائل للمدخلات، ومن خلال الجمع بين هاتين الوظيفتين، يمكن للمهندسين أن يخلقوا نظماً للتك العرضية تكو ِّف ِّد في مرحلة لاحقة.

وتوفر هذه المادة دليلا مفصلا لتصميم وتنفيذ وتطبيق أجهزة التصعيد الدوغاري والمضادات للدوائر باستخدام أجهزة الاستنشاق، وتشمل المبادئ الأساسية، والتشكيلات العملية للدوائر، وطرق التعويض عن درجات الحرارة، والتطبيقات في العالم الحقيقي، مع التركيز بوجه خاص على الضغط الدينامي، وفي نهاية المطاف، ستكون لديكم أساسا صلبا لبناء هذه الدوائر في مشاريعكم.

أساسيات أجهزة التضخيم اللغاريثيمية والمعادية للأوغا

At their heart, log and antilog pledges amplifiers rely on the exponential currentvoltage relationship of a PN junction. For a silicon diode or a bipolar junction transistor (BJT) operated in the forward active region, the collector approximately I[FLT:]

لماذا شرطة "أوب أمبس"؟

وتوفر عمليات التعبئة المكثفة مكاسب كبيرة وتغذية مرتدة تجعل من الممكن التحكم بدقة في الفولط عبر العنصر غير الخطي، وفي مدخل غير خطي، تحتفظ هذه العملية بقاعدة افتراضية عند درء مدخلاتها، بحيث يتم الإجبار على إدخال مدخلاتها من خلال جهاز الاستديو أو الترجمة، ثم يتكيف إنتاجها لإبقاء الكم الهائل للكمود على مستوى يؤدي إلى تهدئة الكمية القصوى.

وبالمثل، ففي مقطع مضاد للجرعات، يدفع المقطع المدخّل إلى الظهور عبر ملتقى البكالوريوس في المتر الرئيسي، مما يتسبب في وجود حي جامع يمثل وظيفة هائلة من هذا الفولط، ويحول هذا التيار إلى ناتج فولتوي، ويقلل ارتفاع المكسب المفتوح للتشغيل المفاجئ من الأخطاء، في حين يتيح تحيزه المنخفض في المدخلات على نطاق واسع.

مبادئ التصميم الأساسية

استخدام المميزة التجريبية

ويستخدم أبسط شعارات الشعارات في مسار التغذية المرتدة، وعندما تتدفق المدخلات الحالية عبر الأغبياء، فإن الفولط في جميع أنحاء الديوان يتناسب مع شعار التيار، غير أن سلوك المدببة ينحرف عن القانون المثالي التوسعي بسبب مقاومة السلسلة والآثار العالية في الحقن، ولتحسين الدقة في معرض دينامي أوسع نطاقا، يستبدل المصممون بمقياس مثالي ممتد.

اتحادات العيون

ويستخدم علم الطبومات المضخم الأساسي في كل من دوائر السجل وأجهزة مكافحة اللوائح، وفي مدخل السجل، يوضع العنصر غير الخطي في مسار التغذية المرتدة من الناتج إلى تجنب المدخلات، بينما تُطبق الإشارة إلى المدخلات من خلال مقاوم لنفس العقد المتحول، أما الأداة غير المتطورة فترتبط بالقاعدة.

ويمثل حساسية الحرارة تحدياً رئيسياً، إذ يتفاوت الفولط الحراري الخامس [(FLT:0]T وحالياً للتشبع ]S] مع درجة الحرارة، مما يتسبب في انجراف كبير ما لم يُعوَّض.

تصميم جهاز لصناعة اللغاريثوم

الدائرة الأساسية مع ديود

[9] log amp can be built with a single op, a resistor, and a dio. The input voltage is applied through resistor Rin to the inverting input. The dio is connected with its anode at the op amp output and its cathode at the inverting input (forvoltage)

تقنيات التعويض المؤقت

ولتحقيق استقرار التشغيل على درجة الحرارة، تستخدم ثلاث تقنيات بشكل شائع:

  • Matched transistor couple:] A second transistor, thermally coupled to the first, provides a reference against which temperature-hin dependent terms abolish. This is the foundation of many integrated log amps.
  • PTAT current source:] A proportional‐to —absolute-temperature (PTAT) current can be injected into the compensation network to compensate to compensate the V]T.]
  • Thermistor or dio temperatureens:] A temperature sensor (e.g., a silicon diode) adjusts the gain of a subsequent stage to correct for the V]T coefficient.

استخدام المترجمين لتحسين الأداء

ويحسن السطو على جهاز الاستديو بجهاز مترجم ثنائي القطب (مقصور في القاعدة وجامع) تنوعا ديناميا، ويتبع هذا الموصل في الوقت الحاضر القانون الافتراضي المثالي الذي يتجاوز خمسة إلى سبعة عقود، ويستخدم جهاز استخلاص نموذجي للشبكة (مثلا 2N22 أو BC547) مع نظامه الأساسي وجامعه، ويُختار مقاوم للمدخلات إلى الأمام(27).

كما أن أجهزة تسجيل دقيق مثل أجهزة الأنالوج AD8306 أو صكوك تكساس LOG112 تنفذ هذه المبادئ داخلياً بأجهزة مترجمين مطابقين وتعويضات عن درجة الحرارة في الكسوف، وهي تبسط التصميم مع توفير الدقة الممتازة ودرجة الترددات.

تصميم جهاز مبلِّغ مضاد للجراثيم

Circuit Configuration

[FL] antilog amplifier essentially the log amp turned inside. The nonlinear element (diode or transistor) is placed in the input path, and a linear feedback resistor sets the gain. x bipolar transistor, the input voltage is applied to the base through a highvalue resistor, or directly via an opmmp buffer to avoid loading.

ويتطلب الدقة تطابقا دقيقا بين زوجين المترجمين إذا استخدم مترجم للتعويضات، وكما هو الحال بالنسبة لقطع الخشب، فإن التعويض عن درجة الحرارة أمر حاسم، وغالبا ما يقترن مضخة للسجلات ومقطع مضاد للوقود معا في حلقة التغذية الارتجاعية لخلق كتلة للكسب الخطي تكون وظيفة النقل العامة محصنة على درجات الحرارة.

العلاقة بـ (لونغ أمب)

والمساحة المضادة هي الوظيفة المتبادلة تماماً للمساحة، وعندما تُكبَّت في أول مقطع للسجل، فإن إنتاجاً مضاداً للوقود - إجمالياً هو خطي، شريطة أن تكون الدوّنتان مطابقتان، وهذه الملكية هي أساس مضاعفات وأقساط الشعار، وفي إطار ضغط النطاق الدينامي، يسمح قدر مراقِب من التشريح يعقبه التوسع المضاد لللوج (أو العكس).

الاعتبارات العملية

العنصر

(ب) اختراعات ذات تحيز منخفض في المدخلات (النوع من المدخلات من نوع FET-input مثل TL072، أو OPA134، أو AD8629) لتجنب الأخطاء عند التعامل مع تيارات المدخلات من مستوى المصاب بالنيران (LM394)، وقيمة الفولط المنخفض (دون مستوى 1 متر مربع) ومعدل الانجراف المنخفض هي أساسية بالنسبة لدقة البلدان النامية؛ أما بالنسبة للعنصر غير الخطي، فيستخدم زوجا عالي الجودة من متجانسا مطابقا من التتبعا مثل صفائح MAT12.

Bandwidth and Stability

أما المضخات اللوجية والمضادة للدوائر فهي بطبيعتها غير خطية، مما يعقّد تعويضات الترددات، وتعتمد النطاق الترددي الصغير على المكسب الفوري الذي يختلف بمستوى الإشارة، وفي تيارات منخفضة جداً، يمكن أن يكون ارتفاع المترجم في حلقة التغذية المرتدة مرتفعاً للغاية، مما يؤدي إلى عدم الاستقرار، ويضاف إلى ذلك جهاز قياسي صغير (من 10 إلى 100 ألف) عبر تطبيقات التلقيم.

الضجة والهجر

ونظراً لأن أجهزة قياس الأخشاب تعمل على نطاقات دينامية واسعة للغاية، فإن الضوضاء على مستويات المدخلات المنخفضة يمكن أن تكون إشكالية، واستخدام المقاومين المتدنيين (الفيلم المعدني) وإمدادات الطاقة التفافية بعناية، ويبدو أن الفولط المنفذ في شكل خطأ في العقد اللافتي، مما يمكن أن يغير إنتاج الأخشاب بشكل كبير في تيارات منخفضة، ويوصى باستخدام تقنيات القياس الباطلة أو التشريحية (ال المفاجئة).

بالنسبة لأجهزة مكافحة المخدرات، الضوضاء على مدخل الفول تتضخم بشكل هائل، لذا التصميم المنخفض جداً أكثر أهمية، حافظ على مسارات الإشارة القصيرة، وإستعمال حلقات الحراسة حول عقدات عالية القوّة.

الطلبات المقدمة في إطار ضغط الزنج الديناميكية

دائرة الضغط الصوتي

وفي إطار التصويب المهني، يقلل الضغط الدينامي من حجم الذروة العالية مع تعزيز الممرات الهادئة، ويحول شعار المظروف الصوتي إلى فولت التحكم في السوق، ثم يعدل هذا الكم الهائل كسباً من المضخات التي تخضع للمراقبة الفلكية، مما يضغط على الإشارة، وتضع نسبة الضغط (مثلاً، 2-1، 4:1) بضبط قطع الأشجار.

وتستخدم عمليات التنفيذ الحديثة مقطعاً قياسياً لقياس مستوى قياس النتائج أو مستوى الذروة من الصوت، ثم تغذي مرحلة متطورة لمكافحة الفينول الخماسي الكلور، وتطبق الأرقام الثابتة الزمنية (الحزمة والإطلاق) على تركيبة التحكم في نطاق السجل، مما يعطي تتبعاً أفضل لرد الأذن النفسي.

Log/Antilog Pair for Compander Systems

(أ) نظم الضغط (الضغط/الإكساب) مثل جهاز خفض الضوضاء (دبوكس) أو (دولبي) الصوتية بضغط النطاق الدينامي قبل التسجيل أو الإرسال، ثم توسيعه أثناء العزف، ويستخدم المركب مدخلاً للضغط، بينما يستخدم ديكور ديكور مطابقاً لـه مناظرة مضادة للوقود لتوسيعه، ويضمن التطابق بين الاثنين عدم تشويه الكمائن الصافي.

وتستخدم نظم الاتصال اللاسلكية أيضاً أزواجاً من اللوجات/اللوائح لتتمشيط أجهزة تكرير الطاقة أو لتنفيذ حلقات مراقبة الكسب التلقائي التي تحتفظ بمستوى ثابت من الإشارات عبر نطاقات واسعة من التزييف.

طلبات أخرى

القياس والتوثيق

(ب) إنَّ أجهزة القياس هي مثال قياسي للإشارة التي تُنَطِّب العديد من الأوامر، مثل القدرة البصرية في أجهزة استقبال الألياف الضوئية، والكثافة الصوتية، أو معدلات الإضمحلال الإشعاعي، ويمكن أن يوفر جهاز تصويري تناسبي مع كثافة الضوء؛ ويحوِّل هذا الرمز إلى فولتية تتناسب مع المادة (د.ب) الأدوات مثل أجهزة التحلل، وأجهزة القياس الشبكية 80، وأجهزة القياس المتعددة.

حاسوب المدوّن

وقبل سيطرة أجهزة تجهيز الإشارات الرقمية، استخدمت الحواسيب المشابهة أجهزة تصاميم للسجلات والمضادات للدوائر لتأدية التكاثر والتقسيم والتفريغ، بإضافة أو تصفية فولتات اللوغاري، وتصبح التكاثر إضافة، وتصبح التجزئة من الباطن، ثم تسترد مرحلة المانع للوقود نتيجة خطية، ولا تزال هذه التقنية تستخدم في بعض المضاعفات العالية السرعة AA.

وتشكل أيضاً اللغم/الكتل المسببة للتشغيل أساس المولدات الكهربائية العاملة التي تنتج نواتج من التقريبات المتعددة الأبعاد.

الفروق المتقدمة

Multidecade Log Amps

ولتحقيق تسعة عقود أو أكثر من التشغيل، يستخدم المصممون مراحل متعددة من مراحل تسجيل قطع الأشجار المكبودية، ويتعامل كل منهم مع جزء من النطاق الدينامي، وتلخص النواتج في إنتاج تقريب من خط التجزئة لوظيفة لوغاريثية قطعية، ويشترك في هيكل " الكشف السريع " هذا في أجهزة الكشف عن الطاقة الترددية وأجهزة استقبال النطاقات الواسعة.

أجهزة تصوير دقيقة

ومن الحلول المتكاملة مثل LOG101 من صكوك تكساس وجود زوج مترجم مطابق للصوت، وتعويض درجة الحرارة، وإشارة دقيقة، وهذه الأجهزة توفر دقة لوغاريتية أفضل من 0.1 في المائة على مدى 10 عقود من المدخّلات الجارية، كما أنها توفر أيضاً دبوساً لقطع الأخشاب يتيح للمستعمل تحديد نطاق الفولطس المتطور.

وبالنسبة للمشاريع التعليمية، فإن الدائرة المميزة التي تستخدم مترجما مزدوجا رخيصا (مثل BC847BS) وجهازا للسكك الحديدية - الزبيب لا يزال بإمكانه تحقيق 60 درنا من النطاق القابل للاستخدام مع تعويض حرارة دقيقة، ويتبع هذا النهج العديد من تصميمات الحامض الصوتي الهوائي.

خاتمة

وتوفر أجهزة الاستنشاق اللوغاريثي وأجهزة التكتل المضادة لللوغاريتم التي تُبنى على أجهزة الاستنشاق العملي طريقة قوية ومرنة للتلاعب بديناميات الإشارة، وباستغلال الخصائص الهائلة للزيارات شبه الموصلات، يمكن لهذه الدوائر أن تضغط أو توسع الإشارات عبر عقود عديدة من التوسع، وتتراوح تطبيقاتها بين الضبط الصوتي الأساسي ونظم التوحيد الافتراضي من أجل وضع أدوات التصويب.

يتطلب التصميم الناجح اهتماماً دقيقاً لتعويض درجة الحرارة، واختيار المكونات، وتحقيق الاستقرار، سواء اخترتم زوجاً مترجماً مفصّلاً أو مضخة متكاملة لسجلات الدخول، تظل المبادئ كما هي، مع فهم قوي لعلم الطبقات المرتدة والقانون التوسعي، يمكنكم تصميم سجل ومضخمات مضادة للفيروسات لتلبية احتياجات أي مهمة غير خطية لتجهيز الإشارات.

For further reading, consult the Analog Devices logarithmic amplifiial and the ]Wikipedia article on logarithmic amplifiers for additional theory and historical context.